您当前的位置：
膨胀节的选型与使用指南
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 点击:
波纹膨胀节的选型
1．波纹膨胀节型号表示方法
目前，我国在膨胀节型号的表示方法上尚无统一标准，各生产企业习惯于按各自的模式来表示。但型号所表示的内容却大致相同，有结构型式、公称通径、工作压力、补偿量或波数，连接方式等。
2．波纹膨胀节公称压力
产品样本中所列的公称压力一般为设计温度300℃时的压力，分为0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa及4.0MPa等几个压力等级。当使用温度低于或高于300℃时，膨胀节的压力等级需要进行适当的修正。
3．波纹膨胀节公称通径
波纹膨胀节公称通径与管道的公称通径相同。
4．波纹膨胀节补偿量与循环次数
波纹膨胀节的循环次数与补偿量有直接的联系，一般在产品样本所列的补偿量是保证循环次数为1000 次的值。若实际循环次数高于或低于1000次，可根据补偿量修正系数对补偿量进行修正。
5．波纹膨胀节材料
波纹膨胀节的波纹管一般采用奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti，SUS304，SUS316， SUS321等），也可以根据使用工况采用碳钢和复合层（即内外层为不锈钢材料，中间夹层采用伸长率较大的碳钢）。法兰和端管及其它附件采用碳铜，其中焊接零件采用低碳钢。也可以根据用户的要求及使用工况采用不锈钢和低合金结构钢。
波纹膨胀节的选用程序
波纹膨胀节的选用按以下程序：
1. 对管线进行合理设计与分段，确定各段采用波纹膨胀节的形式与数量
2. 确定工作压力等级
3. 计算管线各分段需要的补偿量，确定各波纹膨胀节的额定补偿量
4. 根据通径、压力等级及补偿量选择波纹膨胀节的型号
下面对这一过程进行说明：
1． 管线的分段与波纹膨胀节型式、数量的确定
不论多么复杂的管线，均可以通过架设管架的方法将管线简化为一定数量的、形状比较简单的典型管段，如直线管段、L 形管段、Z 形管段等。这些管段的位移均可用不同类型的波纹膨胀节来补偿。一般直线管段采用轴向膨胀节；L 形管段、Z形管段采用横向型或由角向型组成的复式铰链型（或三铰链系统）膨胀节；而空间Z形管段则采用大拉杆式或由万向角向型组成的万向横向型（或万向三铰链系统）膨胀节。
在城市管网中，大部分管段为直线段。因此，城市管网大都采用轴向型膨胀节。轴向型波纹膨胀节一般不能用来做横向位移补偿，但允许用于有少量弯曲的管线中做直线位移补偿，此时十应尽量避免将膨胀节设于折弯处，最好在折弯处设固定支架。
在管网中，若将L形管段和Z形管段再细化分解，也可以变成几个直线管段，那么只选用轴向型膨胀节就可以了。整个管线全部划分为直线管段，这样的设计虽然也能解决管线的补偿问题，也不是错误的设计，但并不是最佳的、合理的设计。将L形管段和Z形管段分解为直线管段需要通过增设固定支架来实现分段，每管段又要轴向型膨胀节来补偿，这样支架和膨胀节的数量都要增多，使得工程造价增加。因此在L形管段和Z形管段中广泛地采用横向型膨胀节。另外由于横向型膨胀节补偿量大，故在有弯头的管线（L形管段和Z形管段）中，人们常常用一个横向型波纹膨胀节取代多个轴向型波纹膨胀节。
2． 确定工作压力等级
一般可以根据管道的设计压力直接确定膨胀节公称压力。产品的公称压力等级有 0.1；0.25；0.6；1.0；1.6；2.5；4.0（MPa）。必要时，可以精确确定公称压力等级，一般产品样本中的压力系列是在设计温度为300 ℃ 时的数值。如果管道使用温度不等于300 ℃，可根据温度修正系数对公称压力等级进行修正。
3. 计算各管段的位移量，确定膨胀节额定补偿量
计算各管段的位移量是根据管线在最高与最低温度下由热胀冷缩产生的伸缩量来确定。
波纹膨胀节的额定补偿量根据管段的位移量来确定。在确定时，有时还要考虑到与管线相连的容器及固定支架的位移。波纹膨胀节的额定补偿量应当是真实的，不要考虑过大的安全系数。否则，会使膨胀节具有很大的挠性，膨胀节的稳定性变坏。在实际应用中，由于膨胀节失稳导致破坏的事故远远大于疲劳破坏。
4. 根据公称通径、公称压力及额定补偿量选用波纹膨胀节
支架设计
管道支架起承托管线、将管线分段、限制约束管线的位移方向的作用。支架分为固定支架、导向支架和滑动托架。对膨胀节有重要影响的是前两种支架。
1． 固定支架
固定支架的作用是将管线分段、设置固定点、确保膨胀节在两个固定支架之间的管段内正常工作。固定支架又分为主固定支架和次固定支架。
（1）承受管线内压力产生的盲板推力作用的支架为主固定支架，一般设置在管道的盲端、弯头处、变截面处、及侧支管线连接处等地方。
（2）次固定支架不承受管线内压力产生的盲板力的作用，一般设置在直线管段上轴向型膨胀节之间起固定作用。
2． 导向支架
导向支架是用来保证管线按一定的方向位移，限制管线向其它方向移动，以保证膨胀节安全使用。导向支架分为直线导向支架和平面导向支架。
直线导向支架是指管线在两维方向受到约束，只允许管线沿一维方向（即轴向）运动的支架。平面导向支架是限制管线的一个方向，允许管线在一个平面内移动和转动的支架。
各种类型波纹膨胀节在典型管段的使用及支架受力分析
很多固定支架只考虑了典型管段对固定支架产生的作用力，即只计算了一侧管线对固定支架的力，而在实际的设计中应将固定支架另一侧的作用力什算以后，将自由于固定支架所有的力求出矢量和，得出固定支架所承受的合力。因此，主固定支架和次固定支架也只是考虑了一侧管线的作用，当考虑另一侧管线的作用以后，主、次固定支架有时会互相转换。
波纹膨胀节的安装
1. 两固定管架之间只能安装一只膨胀节（或一组角向型膨胀节）。
2. 波纹膨胀节与刚性管道比较，安装时要方便得多，管道的一些偏差可以由膨胀节补偿但是，这并不意味着对管道安装可以无任何要求。因为安装时如果已吸收较大的位移，工作时，其使用寿命要受到影响。因此，原则上不提倡用膨胀节补偿安装偏差。
3. 通常，上述基本型式的膨胀节是不吸收扭矩的，因此在安装膨胀节时不允许膨胀节受到扭转。
4. 固定支架必须有足够的强度，以保证膨胀节不受破坏。导向支架必须有足够的导向性，否则，影响管线位移的传递。
5. 膨胀节的预拉伸或冷紧
为了确保波纹膨胀节在结构设定的区间内补偿，并减小其变形刚度力，应根据现场安装温度对供货状态的膨胀节进行预变形。
6. 安装注意事项
（1） 管道对中性要好，在其它方法无保证时，可采用直管铺设后切下一段再安装膨胀节的方法来保证。
（2） 安装中应对波纹管加以保护，不碰伤波纹管。
（3） 带导流套的膨胀节，应使导流方向与介质流向一致。
（4） 安装完毕后，应拆除预拉伸杆和运输固定杆，使管道在环境温度变化时的伸缩得到补偿。
（5） 支架必须符合设计要求，严禁在支架未安装好之前在管线内试压，以免将膨胀节拉坏。
（6） 保温层应做在膨胀节外保护套上，不得直接做在波纹管上。不得采用含氯的保温材料。
（7） 膨胀节允许不超过1.5倍公称压力的系统压力试验。
（8） 装有膨胀节的管线在运行操作中，阀门开启和关闭，要逐渐进行，以免管线内温度和压力急剧变化，造成支架或膨胀节损坏。(end)
1．波纹膨胀节型号表示方法
目前，我国在膨胀节型号的表示方法上尚无统一标准，各生产企业习惯于按各自的模式来表示。但型号所表示的内容却大致相同，有结构型式、公称通径、工作压力、补偿量或波数，连接方式等。
2．波纹膨胀节公称压力
产品样本中所列的公称压力一般为设计温度300℃时的压力，分为0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa及4.0MPa等几个压力等级。当使用温度低于或高于300℃时，膨胀节的压力等级需要进行适当的修正。
3．波纹膨胀节公称通径
波纹膨胀节公称通径与管道的公称通径相同。
4．波纹膨胀节补偿量与循环次数
波纹膨胀节的循环次数与补偿量有直接的联系，一般在产品样本所列的补偿量是保证循环次数为1000 次的值。若实际循环次数高于或低于1000次，可根据补偿量修正系数对补偿量进行修正。
5．波纹膨胀节材料
波纹膨胀节的波纹管一般采用奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti，SUS304，SUS316， SUS321等），也可以根据使用工况采用碳钢和复合层（即内外层为不锈钢材料，中间夹层采用伸长率较大的碳钢）。法兰和端管及其它附件采用碳铜，其中焊接零件采用低碳钢。也可以根据用户的要求及使用工况采用不锈钢和低合金结构钢。
波纹膨胀节的选用程序
波纹膨胀节的选用按以下程序：
1. 对管线进行合理设计与分段，确定各段采用波纹膨胀节的形式与数量
2. 确定工作压力等级
3. 计算管线各分段需要的补偿量，确定各波纹膨胀节的额定补偿量
4. 根据通径、压力等级及补偿量选择波纹膨胀节的型号
下面对这一过程进行说明：
1． 管线的分段与波纹膨胀节型式、数量的确定
不论多么复杂的管线，均可以通过架设管架的方法将管线简化为一定数量的、形状比较简单的典型管段，如直线管段、L 形管段、Z 形管段等。这些管段的位移均可用不同类型的波纹膨胀节来补偿。一般直线管段采用轴向膨胀节；L 形管段、Z形管段采用横向型或由角向型组成的复式铰链型（或三铰链系统）膨胀节；而空间Z形管段则采用大拉杆式或由万向角向型组成的万向横向型（或万向三铰链系统）膨胀节。
在城市管网中，大部分管段为直线段。因此，城市管网大都采用轴向型膨胀节。轴向型波纹膨胀节一般不能用来做横向位移补偿，但允许用于有少量弯曲的管线中做直线位移补偿，此时十应尽量避免将膨胀节设于折弯处，最好在折弯处设固定支架。
在管网中，若将L形管段和Z形管段再细化分解，也可以变成几个直线管段，那么只选用轴向型膨胀节就可以了。整个管线全部划分为直线管段，这样的设计虽然也能解决管线的补偿问题，也不是错误的设计，但并不是最佳的、合理的设计。将L形管段和Z形管段分解为直线管段需要通过增设固定支架来实现分段，每管段又要轴向型膨胀节来补偿，这样支架和膨胀节的数量都要增多，使得工程造价增加。因此在L形管段和Z形管段中广泛地采用横向型膨胀节。另外由于横向型膨胀节补偿量大，故在有弯头的管线（L形管段和Z形管段）中，人们常常用一个横向型波纹膨胀节取代多个轴向型波纹膨胀节。
2． 确定工作压力等级
一般可以根据管道的设计压力直接确定膨胀节公称压力。产品的公称压力等级有 0.1；0.25；0.6；1.0；1.6；2.5；4.0（MPa）。必要时，可以精确确定公称压力等级，一般产品样本中的压力系列是在设计温度为300 ℃ 时的数值。如果管道使用温度不等于300 ℃，可根据温度修正系数对公称压力等级进行修正。
3. 计算各管段的位移量，确定膨胀节额定补偿量
计算各管段的位移量是根据管线在最高与最低温度下由热胀冷缩产生的伸缩量来确定。
波纹膨胀节的额定补偿量根据管段的位移量来确定。在确定时，有时还要考虑到与管线相连的容器及固定支架的位移。波纹膨胀节的额定补偿量应当是真实的，不要考虑过大的安全系数。否则，会使膨胀节具有很大的挠性，膨胀节的稳定性变坏。在实际应用中，由于膨胀节失稳导致破坏的事故远远大于疲劳破坏。
4. 根据公称通径、公称压力及额定补偿量选用波纹膨胀节
支架设计
管道支架起承托管线、将管线分段、限制约束管线的位移方向的作用。支架分为固定支架、导向支架和滑动托架。对膨胀节有重要影响的是前两种支架。
1． 固定支架
固定支架的作用是将管线分段、设置固定点、确保膨胀节在两个固定支架之间的管段内正常工作。固定支架又分为主固定支架和次固定支架。
（1）承受管线内压力产生的盲板推力作用的支架为主固定支架，一般设置在管道的盲端、弯头处、变截面处、及侧支管线连接处等地方。
（2）次固定支架不承受管线内压力产生的盲板力的作用，一般设置在直线管段上轴向型膨胀节之间起固定作用。
2． 导向支架
导向支架是用来保证管线按一定的方向位移，限制管线向其它方向移动，以保证膨胀节安全使用。导向支架分为直线导向支架和平面导向支架。
直线导向支架是指管线在两维方向受到约束，只允许管线沿一维方向（即轴向）运动的支架。平面导向支架是限制管线的一个方向，允许管线在一个平面内移动和转动的支架。
各种类型波纹膨胀节在典型管段的使用及支架受力分析
很多固定支架只考虑了典型管段对固定支架产生的作用力，即只计算了一侧管线对固定支架的力，而在实际的设计中应将固定支架另一侧的作用力什算以后，将自由于固定支架所有的力求出矢量和，得出固定支架所承受的合力。因此，主固定支架和次固定支架也只是考虑了一侧管线的作用，当考虑另一侧管线的作用以后，主、次固定支架有时会互相转换。
波纹膨胀节的安装
1. 两固定管架之间只能安装一只膨胀节（或一组角向型膨胀节）。
2. 波纹膨胀节与刚性管道比较，安装时要方便得多，管道的一些偏差可以由膨胀节补偿但是，这并不意味着对管道安装可以无任何要求。因为安装时如果已吸收较大的位移，工作时，其使用寿命要受到影响。因此，原则上不提倡用膨胀节补偿安装偏差。
3. 通常，上述基本型式的膨胀节是不吸收扭矩的，因此在安装膨胀节时不允许膨胀节受到扭转。
4. 固定支架必须有足够的强度，以保证膨胀节不受破坏。导向支架必须有足够的导向性，否则，影响管线位移的传递。
5. 膨胀节的预拉伸或冷紧
为了确保波纹膨胀节在结构设定的区间内补偿，并减小其变形刚度力，应根据现场安装温度对供货状态的膨胀节进行预变形。
6. 安装注意事项
（1） 管道对中性要好，在其它方法无保证时，可采用直管铺设后切下一段再安装膨胀节的方法来保证。
（2） 安装中应对波纹管加以保护，不碰伤波纹管。
（3） 带导流套的膨胀节，应使导流方向与介质流向一致。
（4） 安装完毕后，应拆除预拉伸杆和运输固定杆，使管道在环境温度变化时的伸缩得到补偿。
（5） 支架必须符合设计要求，严禁在支架未安装好之前在管线内试压，以免将膨胀节拉坏。
（6） 保温层应做在膨胀节外保护套上，不得直接做在波纹管上。不得采用含氯的保温材料。
（7） 膨胀节允许不超过1.5倍公称压力的系统压力试验。
（8） 装有膨胀节的管线在运行操作中，阀门开启和关闭，要逐渐进行，以免管线内温度和压力急剧变化，造成支架或膨胀节损坏。(end)
